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TPE的模量,撕裂强度,伸长率等介绍
发布时间:2015/6/27 访问人数:4059

TPE各性能指标介绍

 
  拉伸特性

  拉伸特征是用来阐明弹性体被拉伸时将会有什么表现的测试值。有多少种普遍采用的实验,可显示弹性体在终极用处环境里将会有什么表示。

  断裂抗拉强度

  此测试值又称为极限抗拉强度。在此试验中,弹性体的试片被拉伸直至断裂,拉断此材料所需的力气也被同时测出。其单位通常是磅/ 平方英寸(psi) 或兆帕(MPa) 。极限抗拉强度高的弹性体,比该测试值较低的弹性体较不易被拉断。

  抗撕裂强度

  抗撕裂强度试验的进行方式与断裂抗拉强度试验基础上是雷同的。所不同的是,其试片的一侧有一缺口以作为撕裂的扩大点。所测试的材料被拉伸直至完整撕裂,撕裂此试片所需的气力也被同时测出。其单位通常是磅/ 英寸(pli)或千牛顿/(kN/m)。此测试值说明弹性体抵抗撕裂的性能如何。

  拉伸模数

  在拉伸模数试验中,弹性体被拉伸至一系列不同的长度,其抵抗拉伸的力量也被分辨测出。此测试值通常表示为弹性体相应于其长度与原始长度的不同百分比时的抗拉强度,例如在50% 100% 300%时的抗拉强度。弹性体对拉伸的抵抗力在开始时可能会很强,但随着它的伸长( 称为 "颈缩" ) 而会变得较弱。

  断裂伸长率

  伸长率并非是权衡拉伸该材料是如何难题或如何轻易,而只是衡量它在断裂前能被拉伸至多长。断裂伸长率被表现为与其原始长度的百分比。某些软弹性体在断裂前可被拉伸至其原始长度的1000% 以上。软性TPE 的伸长率普通比硬的刚性材料要高的多。

  影响测试值的因素

  试片的成型方法及熔体流动方向会影响其拉伸特性测试值。因此,良多弹性体在两个方向的拉伸特性均要被测量

  流动方向

  犹如弹性体的其它许多特性,拉伸特性会受到成型时聚合物分子取向的影响。因此,取决于拉伸是沿着聚合物流动的方向进行,仍是沿着横断方向进行,拉伸特性可能会有很大的差别。

  试片 (挤压成型相对打针模塑) 某些试验是用注塑成型的试片进行的,而另一些试验则是用挤压成型的试片进行的。由于不同类型的试片其测试值会有所差异,所以很主要的是,只能对同类型试片的测试值进行比较。

  紧缩变定值是材料在一定的温度下被压变至一定的外形,并保持一定的时光后而发生永恒性变形的量。

  通常采用的ASTM 测试办法 (ASTM D395) 要求使材料变形(压缩)25 %,任其还原30 分钟后再测量此样品。通常所采用的时间和温度设定值如下:

  + 23 C (室温 )

  + 22 小时,70小时,168小时 (1星期 )1000 小时 (42 )

  + 70 C

  + 22 小时,70 小时,168 小时 (1 星期)1000 小时 (42 )

  + 121 C

  + 22 小时,70 小时,168 小时 (1 礼拜)1000 小时 (42 )

  + 150 C

  + 22 小时,70 小时,168 小时 (1 星期)1000 小时 (42 )

  所得的测试值是材料样品未能恢复到它原有高度的百分比。例如,压缩变定40%表示,此热塑性弹性体只恢复了其被压缩的厚度之60% 。压缩变定100% 则表示此热塑性弹性体涓滴未恢复,也就是说,它坚持了被压缩后的状况。

  往往压缩变定易与蠕变相混淆。然而,压缩变定是在某一恒定的应变条件下所发生变形的量,而蠕变则是在某一恒定的应力条件下所发生变形的量。

  适用温度这个术语,是用来大抵地定义某种材料合适使用的最高温度。

  适用温度取决于许多因素,例如性能要求、接触时间的是非、是否有负荷存在,以及工件的构造等。

  某些常用的测量实用温度的方法为:维卡软化温度、热变形温度(HDT)、美国平安检测试验室(UL)方法、半抗拉强度或其它专利的方法,因所在行业而异。

  对适用温度要求较高的应用实例有:汽车、运输、液压软管以及矿井电缆等。对适用温度要求不高的应用实例则有:一般的室内用途,例如个人养护用品和厨房器皿上的手柄、电发话器连线以及玩具等。

  硬度

  在抉择热塑性弹性体时,材料的硬度往往是首先要考虑的指标之一。硬度也与其它重要的设计特性有关,例如拉伸模数和挠曲模数。由于各种不同的测量标度,以及硬度与其它材料特性的关系,在探讨硬度时可能会发生混淆。

  硬度的测量

  测量橡胶硬度最广泛采取的仪器称为肖氏(又称邵尔)硬度计。用一个弹簧将一金属压头压入资料的名义,并测量它能穿入多深。该仪器丈量的穿入深度为零至0.100英寸。标尺上的读数为零则意味着压头穿入了极限深度,而读数为100则象征着穿入深度为零。有各种不同硬度范畴跟主动化水平的肖氏硬度计。

  使用最普遍的标度之一是肖氏A级标度。肖氏A级硬度计有一个较钝的压头和弹力中等的弹簧。当读数在90以上时,肖氏A 硬度计就变得不是很准确。对于此类较硬的材料,则使用肖氏D级硬度计。它有一个锋利的压头和弹力很强的弹簧,能够穿入较深的深度。

  当测量更硬的塑料时,就使用压头更锐利和弹力更强的硬度计,例如洛氏硬度计。而在相反的另一极其,则使用肖氏00级硬度计,以测量软的凝胶和泡沫橡胶。

  大多数材料都能蒙受住起初的压力,但随着时间的推移,由于发生蠕变和松弛而会屈从。硬度计的读数可以即时读取,也可以在某一特定的延迟时间后、通常是510秒钟后读取。即时读数总是会显示出比延迟读数较高(或较硬)的读数。延迟读数不仅对材料的硬度而且对其弹性而言,均更有代表性。一种较弱、弹性较差的材料,比那些较强、较有弹性的材料更容易发生蠕变。

  为了保障数据的有效性,需要有精确的测试步骤。为了取得精确的读数,您必须得有一个表面很平整而且足够厚的试件,免得压头受支持表面的影响。通常所要求的厚度是0.200英寸,但对于变形较小的硬性材料,当厚度较薄时,也能精确地测试。

  与其它特性的关联 硬度常常会与其它特性混杂,例如挠曲模数。只管两者都反应了产品在用户手中的感到,挠曲模数代表对挠曲的抵御才能,而硬度则代表对压陷的抵抗能力。在某一特定的TPE系列中,这两种特性是相互关系的。个别来讲,当硬度值增添时,挠曲模数也会增长。

  此外,在统一TPE系列中,抗蠕变性与抗张强度也是有直接关联的。这意味着较软的TPE发生蠕变的程度将比较硬的材料高,但其抗张强度则较小。摩擦系数(COF)与硬度成反比关系。当TPE的硬度增加时,摩擦系数通常会减小。

  当比较各种不同系列的TPE时,除硬度以外还须要比较其它的物理特性数据,以便作出准确的决议。

  专用法规术语

  美国食品与药物管理署(FDA)

  在美国联邦政府行政法规汇编第21篇第1B节中,具体地划定了美国食品与药物治理署关于用于食物方面的各种聚合物和复合材料的容许标准。当一种产品被划分为 "FDA" 材料时,那就解释其配方里只使用了经联邦法规第21篇中第170199部门同意的材料。

  全国卫生基金会 (NSF)

  全国卫生基金会是在公共卫生、保险和环境维护范畴制订标准、进行产品测试和提承认证服务的机构。NSF认证名目是经由美国国度标准学会 (ANSI/RAB) 、荷兰鉴定委员会(RvA)和加拿大标准委员会(SCC)进行资历鉴定的。

  试验机构同盟许可NSF的试验在世界其它地域也被接收。试验机构联盟的成员包含Intertek试验服务公司(ITS)、荷兰的KIWA N.V.、加拿大的加拿大标准协会(CSA)和品质管理协会(QMI),以及日本煤气器具检讨协会(JIA),等等。

  要求NSF认证的典型应用领域有饮用水、水处理体系、餐馆服务业,以及卫生管道等。

  美国药典(USP)

  美国药典(USP)函盖了血液和体液相容及接触方面的应用。USP生物试验是为了供给聚合物容器材料在生物效应方面的资料。依据在专门的USP生物试验中的表现,聚合物被分为六个等级。从第I至第VI级每递增一级,则要求用比前一等级更多的萃取剂对聚合物进前进一步的试验。另外,还有一个递增的萃取温度范围可供取舍,以给该材料进一步定性。

  美国安全检测实验室(UL)

  美国安全检测实验室是一个独立的、非盈利性的产品安全和测试认证机构。常用的试验有UL-94 (分为HBV0V1V2各种等级的垂直和程度的熄灭试验)VTM (薄膜燃烧试验),以及VW (垂直线材燃烧试验)。典型的应用领域包括手持式电子安装、商用装备和电器。

  军用技术规范(MIL) 某些军事和非军事的应用也许要求合乎军用技术标准。这些规范包括真菌培育、火箭把持电缆、战场专用软线、地下电缆、船舶与海岸之间的衔接电缆等领域。

  加拿大标准协会(CSA)

  CSA是加拿大为某些方面的运用制定机能尺度和测试方式的重要标准机构。它是与美国的ASTMULDOTFDA以及MIL相似的机构

  弹性体通常分为两大类:

  + 热塑性

  + 热固性

  结构

  热塑性弹性体是这样一种材料,当加热时它会软化 /熔化,而在冷却时则会硬化,且可如斯重复地变更。大多数热塑性塑料溶于特定的溶剂,并在必定程度上能焚烧。软化/融化的温度随聚合物的品种和规格而异。因为热塑性塑料对热量和剪切力的敏理性,处置时必须很警惕,以防止此材料的降解、分解或引燃。

  大多数热塑性塑料的分子链可以被设想为独破的、互相拧在一起的细线,就像意大利面条一样 (见图)。当加热时,各条分子链就开端滑动,构成塑性流动。当冷却时,原子和分子链又从新坚固地缠在一起。随后再加热时,分子链就又开始滑动。热塑性塑料被加热/冷却的周期次数有实际的限度,超过该限度后其外观和机械性能将受到影响。

  热固性弹性体在加工期间阅历了化学变化,永远性地变为非溶解性和非熔化性。恰是这种化学交联,造成了热固性和热塑性体系之间的主要差别。通过所谓硫化进程而到达其最终性质的自然橡胶和合成橡胶,例如胶乳、丁腈橡胶、可研磨聚氨酯、硅胶、丁基橡胶和氯丁橡胶,均是典范的热固性弹性体。

  如下图所示,当热固性橡胶硫化或硬化时,毗连的分子之间造成交联,形成了庞杂的、互相联接的网络。这些交联键预防了各分子链的滑动,从而避免了加热时的塑性流动。热固性弹性体在交联实现之后,如果过火地受热,此聚合物则将发生降解而不是熔化。这种情形与鸡蛋的烹调有些类似:进一步的加热并不能使鸡蛋回到它的液体状态,而只能被烧焦。

  如何决定加工方式

  正是热塑性弹性体可以被反复加工的特色,决定了它优越于热固性橡胶的重要特性。两者在加工方面的要害性区别如下表所示。 项目 热塑性塑料 热固性橡胶 制造 敏捷 (以秒计) 迟缓 (以分计) 边角料 可重新利用 挥霍比例高 硫化剂 不需要 需要 机械 惯例的热塑性设备 专门的硫化设备 增加剂 极少或不 众多的加工助剂 设计优化 无穷 有限 工件重新模塑 可以 不大可能 热封 可以 不可以 资料起源:罗伯特-埃勒征询公司

  TPE比热固性橡胶的优胜之处:

  + 设计机动。

  + 制造成本较低。

  + 加工周期较短。

  + 很少或不需要混炼。

  + 边角料可充足回收应用。

  + 产品性质稳固。

  + 可采用吹塑成型。

  + 可采用热成型。

  + 能耗较低。

  + 加工过程较简略。

  + 产品德量较易把持。

  + 产品密度规模较广。

  + 最终工件单件均匀本钱较低。

  + 较有利于环保。

  收缩性

  当TPE从它们的熔融状态开始冷却时,其分子会互相排列,从而使模塑工件的尺寸全面地收缩。固然这种收缩通常只在千分之几英寸的范围内,它却能明显地影响工件的模塑和脱模,以及成品工件的外观。

  假如收缩不平均,一件本应是平坦的工件可能会产生曲折或翘曲。此外,在对允许公差请求比拟严厉的利用中,预料之外的压缩可能会使得某个整机与全部组装件不匹配。因而,必需当时斟酌到这种景象。

  工件脱模

  当工件含有型芯或镂空局部时,随着弹性体的收缩,它会牢牢地裹住模具的这些部位,使工件脱模变得很艰苦。模具设计、模具表面润滑度,以及加工前提都可能减轻这种影响,甚至使自动化脱模也成为可能。

  模塑条件

  模塑条件能显著地影响收缩的程度和本质。若从高应力状态很快地变为低应力状态,则会增加收缩的程度工件的迅速冷却以及很高的注射速度或压力,也能影响收缩性。关于模塑条件是怎样影响收缩性的进一步资料,请与您的TPE供应商联系。

  设计方面的考虑

  因为收缩性,模具必须加工得比工件所需的尺寸稍大些。实际的收缩值只有等到详细的工件成型时才干得悉。因此,事先守旧一点老是最好的。若有可能的话,可应用原型模具。

  与弹性体的其它性质一样,收缩性总是跟着聚合物流动方向的改变而转变。浇口的地位将决定熔体流入模具的方向,从而也将决定收缩性。再者,某些TPE比其它TPE更为各向异性,因此兴许会在某一方向收缩得比另一方向更多些。当设计模具时,这一点必需要考虑进去。对于设计方面的考虑是怎么影响收缩性的进一步材料,请与你的TPE供给商接洽。

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